近20年来珠江三角洲网河区水文要素变化特征分析

李远青

【摘 要】珠江三角洲网河区水多沙少,河势基本稳定,但近20年来的大规模采挖河床泥沙,在很大程度上改变了网河河床演变的过程,这种改变已远远超过和涵盖了同期河流自然演变的程度,尤其是大规模人工采砂引起河床普遍大幅度下切,从而引起网河区水文要素发生相应变化.该文主要从大断面、平均潮位、平均低潮位、平均高潮位、洪水情况及网河分流比等方面,探讨珠江三角洲网河区水文要素变化的特征.

【期刊名称】《广东水利水电》 【年(卷),期】2010(000)008 【总页数】4页(P54-57)

【关键词】水文要素;变化特征;分析;珠江三角洲 【作 者】李远青

【作者单位】广东省水文局佛山分局,广东,佛山,528000 【正文语种】中 文 【中图分类】P333 前言

珠江三角洲网河区的面积为 9750km2,其中西、北江三角洲占 93.4%,东江三角洲占 6.6%,可见,珠江三角洲是一个发展不平衡、形状不对称的复合三角洲。杨清书

等利用 20个验潮站的资料,得出珠江三角洲水位变化总体呈上升趋势,1959～1988年间的上升率在 0.3～7.3mm/a范围内,平均为 3.1mm/a[1-2]。近 20多年来,由于人类活动和气候变化等多重因子的叠加影响,珠江三角洲网河区自然环境发生了巨大的改变,主要表现在水文及河流地貌特征发生变异,表现出了与 20世纪 90年代之前研究成果不同的变化趋势。

本文重点分析西、北江三角洲区域特点,通过整理21个潮位控制站的潮汐特征值,分析西江～磨刀门沿程、西江～横门沿程、北江沿程 3个不同支流的水文要素变化特征(由于各个潮位控制站的建站时间不同,故资料序列长短不一,统一取 1950～2009年作为分析年限)。潮位控制站的位置示意见图 1。 1 珠江三角洲网河区水文要素变化特征分析 1.1 大断面变化分析 1)河床沿程变化分析

图2反映了西江在珠江三角洲范围内沿程的河床变化情况:上游马口站的河床最宽深,洪水期过水流量大,同级水位下流量会更大;小榄站的河床次深但河宽最窄,容易造成水位壅高,呈阻水状态;板沙尾站的河床较小榄站宽浅,容易造成水位降低,呈过水顺畅状态;横门、灯笼山、黄金三站分别反映了横门、磨刀门和鸡啼门近口门的河床情况,三个口门的河床均呈宽浅状,利于潮汐的涨退。 图1 潮位控制站位置示意

图3反映了北江从三水至三角洲中部的河床变化情况:澜石的河床较三水的深窄,低潮水位会比三水低;澜石的大断面比紫洞宽深,故澜石的过流能力比紫洞强;五斗的大断面也比勒竹宽深,故五斗的过流能力也比勒竹强。 2)大断面垂向变化分析 图2 西江沿程大断面变化比较 图3 北江沿程大断面变化比较

图4为大断面的垂向变化,反映了北江三水、西江马口站测验断面及其附近河段,自 1994年、1998年以来,河床分别下切约 3.50m与 5.50m,在 0.00m水位以下的河道断面面积分别增大约 50%与 30%。小榄站自2005年以来 4年时间,河床下切了 1.50m,而口门站的断面变化不明显。

河床的深浅与宽窄,直接影响水位的变化,河床越深,最低水位则越低。近年三水、马口站频繁出现历年最低或接近历年最低水位,是与河床大幅下切有关。河床下切了,低潮水位也就随之降低。如果高潮位保持不变的情况下,下切后河床的潮差相应增大,河道通过的流量也增大,流速加快。 图4 各站大断面变化 1.2 潮差变化分析

由表1可见,西、北江沿程各站的平均涨潮差在0.21～1.37m之间,其中以平洲水道的五斗站最大,西江干流水道的马口站最小。

表1 各站历年平均潮差最大、最小值一览(单位:m)涨潮差 马口 甘竹 竹银 灯笼山 大横琴(大井角) 横山 白蕉 黄金 三灶 蚬沙(南华) 小榄最大 0.57 0.61 0.89 0.97 1.05 1.1 1.06 1.21 1.15 0.63 0.72最小 0.21 0.32 0.59 0.77 0.89 0.87 0.56 0.84 1.05 0.38 0.55涨潮差 横门 马鞍 容奇 三水 三多 板沙尾 紫洞 澜石(小布) 五斗 勒竹最大 1.18 0.89 0.97 0.64 0.78 1.16 0.79 0.99 1.37 1.12最小 0.97 0.65 0.71 0.22 0.45 0.82 0.44 0.71 0.93 0.81 1.3 平均低潮位变化分析

按每 10年为一个时间段,绘制多站历年平均低潮位比较图(图 5),数十年来珠江三角洲网河区的水位有明显的变化,在 20世纪 80年代以前,由于河道伸长及联围筑闸的作用,网河区水道的水位缓慢上升,这与杨清书等的研究成果是一致的[2]。20世纪 90年代以后,网河区水道的水位则显著下降。从图 5可见: 图5 各站历年平均低潮位比较

1)近 10年来,西江上游至顺德河段,低潮位下降明显,约 -0.26m;但下游珠海区域磨刀门河段,低潮水位变化不明显,且潮位接近,10年间变化幅度在 -0.11～0.08m之间。

2)顺德区域的板沙尾是低潮位相对较低,中山区域小榄附近的低潮位则是相对较高。多年来,低潮位在此处起伏较大,形成板沙尾站低、小榄站高的局面,两站多年平均低潮差高达 0.52m,反映了潮波、潮流在网河区的水道传播,常发生汇潮与汇流现象,在汇潮、汇流点附近形成水动力低能区,流速较小,泥沙容易落淤,往往形成浅滩,小榄站的河床高于板沙尾站,是床沙落淤在横门水道上游,导致橫门水道的咸潮不易进入。 3)北江三水至下游的潭洲水道、平洲水道、顺德水道,低潮位下降趋势明显,且上游下降的幅度较下游大,说明北江沿程河床下切,且上游河床下切的幅度较下游大,近 10年平均下降 0.20m。 1.4 平均高潮位变化分析

由图 6可见,除西江上游的马口、甘竹、蚬沙(南华)的平均高潮位在近 20年间下降约 0.20m外,其余各站点的平均高潮位均变化不大,个别站点有增高趋势,高潮位增高普遍的河段主要在磨刀门水道和横门口一带,但增高幅度不大,历时 40年约增高 0.10m。

图6 各站历年平均高潮位比较 1.5 洪水变化分析

按河道分段平均冲淤状况而言,网河区除少数近口门段外,河槽已普遍被挖深挖宽。河床下切造成同级水位情况下的流量增大。通过比较三水、马口站“94.6”、“94.7”、“05.6”、“08.6”四场洪水的流量过程线 (图 7)发现:“08.6”洪水三水、马口的洪峰流量分别为15200 m3/s和 46800m3/s时,水位只有 8.47m和 8.26m,相当于 1994年大洪水时,三水水文站为 10.20m、马口水文站为 10.04m的水位;相当于 1998年大洪水时,三水水文站为 9.00m、马口水文站为 9.50m的

水位。

据初步统计,三水、马口水文站测验断面及附近河段自 1994年、1998年以来,在 0.00m水位以下的河道断面面积分别增大约 50%与 30%[3]。同级洪水位的过流能力增加,泄洪较前畅顺,变深的河段对泄洪进潮的反应会更大。 1.6 网河水道分流比分析

从图 8的逐年分配比可看出,1994年之前,三水水文站测验断面的水量都占西、北江来水的 20%以下,1994年之后,三水水文站断面水量基本都占西、北江来水的 20%以上。1994年后马口水文站测验断面的水量分配比减少明显,三水站的水量分配比则明显增加,枯水期的增加幅度大于洪水期。

图7 三水、马口站“94.6”、“94.7”、“05.6”、“08.6”洪水流量过程线 图8 逐年水量分配比变化

珠江三角洲网河互相连通,分泄流量有着此消彼长的关系,由于网河区顶部分流比的改变,会引起网河区水道及八大口门分流比的改变。 2 结论与建议

1)珠江三角洲网河水多沙少,河势基本稳定,但近20年来水文要素特征发生较大变化,在很大程度上反映了网河的河床演变过程,这种改变已远远超过和涵盖了同期河流自然演变的程度,尤其是河床普遍大幅下切,水位出现明显下降趋势。

近年来同级水位下流量级增大,洪水位下降的原因,一是由于河道横断面扩宽,导致同级流量下水深增加;二是由于近年经济建设的需求,上游河道的大量采砂,导致河段的来砂量大大减少,使河床不断下切,断面面积不断增大,河道横断面冲深,水位降低。河段断面冲深后不仅降低了一定流量下的水位,且洪水过程中水位涨率也相应增大,增大了下游的防洪压力。断面冲深后同流量下流速增大,这就是在一定条件下洪水后期导致主槽强烈冲刷的原因。

2)水文监测难度增大。珠三角是中国乃至全世界最复杂的网河区之一,各水文要素

与地质结构具有明显的冲积平原特点。随着社会的发展,人为与河流自然演变的双重原因,引起各水文要素同样发生了相应的变化。特别是近十多年来,珠三角网河区的水位、流量、泥沙,与河床下切为主要特点的河道发生了急剧变化。由于珠三角天然特征与社会快速发展对河道的人为改变,增大了水文监测的难度。

3)对防汛和咸潮的负面影响增大。随着水资源开发利用程度的提高,汛期流量日益减少,但稀遇洪水的洪峰流量取决于暴雨强度,即防洪任务并没有减轻,在这种流量变化向两极发展的情况下,排洪、输沙对断面形态要求的矛盾进一步突出。磨刀门附近河段比较平顺,利于洪水的下泄,也容易受到咸潮入侵,影响区域供水,咸潮还会造成地下水和土壤内的盐度升高,危害植物的生存。 4)建议

①加强珠江三角洲网河节点水文要素的监测,掌握其变化规律,为取水供水、咸潮防护、生态环境,堤坝安全、航运、防洪灌溉等方面提供依据,将会产生较大的正面影响。

②加强对河床过度演变的危害性认识。对西、北江三角洲的河道情况进行动态监测,按防汛的需求和河道变化的实际,加密相关节点的水文监测数据,加强各河道水下地形、网河区各河道的分流比、出海口门的变化监测,为提高防汛设施的防御能力和险工险段抗御能力提供决策依据。 参考文献:

【相关文献】

[1]陆永军,贾良文,莫恩平,等.珠江三角洲网河低水位变化[M].北京:水利水电出版社,2008. [2]罗宪林,杨清书,贾良文,等.珠江三角洲网河河床演变[M].广州:中山大学出版社,2002.

[3]广东省水文局佛山分局.“08.6”西、北江及三角洲大洪水水文情况分析[R].佛山:广东省水文局佛山分局,2008.